3. Практическое занятие № 2 Определение пористости и проницаемости нефтесодержащих пород

Цель занятия

Основной целью занятия является изучение и решение задач для определения коэффициентов общей пористости образца породы и абсолютной проницаемости породы, удельную поверхность слабоцементированного песчаника.

Краткие сведения из теории

Способность пород вмещать воду, а также жидкие и газообразные углеводороды определяются их пористостью, т.е. наличием в них пустот (пор).Отношение суммарного объема пор к общему объему образца породы называется коэффициентом полной пористости.

Под проницаемостью горных пород понимают их способность пропускать через себя жидкости или газы. Проницаемость горных пород характеризуется коэффициентом проницаемости, входящим в формулу линейного закона фильтрации Дарси и имеющем размерность «метр в квадрате».

Характерный признак осадочных горных пород - их слоистость. Данные породы сложены, в основном, из почти параллельных слоев (пластов), отличающихся друг от друга составом, структурой, твердостью и окраской. Поверхность, ограничивающая пласт снизу, называется подошвой, а сверху - кровлей.

Пласты осадочных пород могут залегать не только горизонтально, но и в виде складок, образовавшихся в ходе колебательных, тектонических и горообразовательных процессов. Изгиб пласта, направленный выпуклостью вверх, называется антиклиналью, а выпуклостью вниз - синклиналью. Соседние антиклиналь и синклиналь в совокупности образуют полную складку.

В России почти 90 % найденных нефти и газа находятся в антиклиналях, за рубежом - около 70 %.

По проницаемости горные породы делятся на проницаемые (коллекторы) и непроницаемые (покрышки). Коллекторы - это любые горные породы, которые могут вмещать в себя и отдавать жидкости и газы, а также пропускать их через себя при наличии перепада давления. Встречаются следующие типы коллекторов:

1) поровые, состоящие из зернистых материалов (пески, песчаники и др.), пустотами в которых являются межзерновые поры;

2) кавернозные, пустоты в которых образованы полостями-кавернами различного происхождения (например, образованными в результате растворения солей проникающими в породу поверхностными водами);

3) трещиноватые, образованные из непроницаемых опор, но вмещающие в себя жидкости или газ за счет многочисленных микро-и макротрещин (трещиноватые известняки и др.);

4) смешанные (кавернозно-трещиноватые, трещиновато-паровые, кавернозно-норовые или кавернозно-трещиновато-поровые).

Наилучшими коллекторским и свойствами обладают поровые коллекторы. Неплохими способностями вмещать в себя и отдавать жидкости и газы, а также пропускать их через себя могут обладать и другие типы коллекторов. Так, на некоторых месторождениях Саудовской Аравии взаимосвязанные системы трещин создают каналы длиной до 30 км. К трещиноватым коллекторам за рубежом приурочено более 50 % открытых запасов нефти, а в России - 12 %.

Покрышки - это практически непроницаемые горные породы. Обычно ими бывают породы химического или смешанного происхождения, не нарушенные трещинами. Чаще всего роль покрышек выполняют глины: смачиваясь водой, они разбухают и закрывают все поры и трещины в породе. Кроме того, покрышками могут быть каменная соль и известняки.

Расчетная часть (решение задач)

Задача 3. Определить коэффициент общей пористости образца породы m, если объем образца Vo = 2,42 см³, а объем зерен в образце Vз = 2,02 см³.

Коэффициент пористости определяется по формуле

m= (Vo - Vз) / Vo

Задача 4. Определить коэффициент абсолютной проницаемости породы путем пропускания воздуха через образец. Длина образца l =2,8 см, площадь его поперечного сечения F=5,1см². Давление перед и за образцом соответственно p₁=1,3·10⁵ Па и p₂=10⁵ Па. Вязкость воздуха (в условиях опыта) μ =0,018 мПас; объем воздуха (при атмосферном давлении), прошедшего через образец за время t =180 с, Vв =3600 см³.